Organofosforlu pestisit tayinine yönelik bimetalik nanomalzeme modifiye moleküler baskılı polimer tabanlı aptasensör geliştirilmesi
Development of hybrid sensor systems containing aptamers and molecularly imprinted polymers based on bimetallic nanomaterials for the selective determination of organophosphorus pesticides
- Tez No: 999689
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEVİNÇ KURBANOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ CEM ERKMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Eczacılık ve Farmakoloji, Kimya, Pharmacy and Pharmacology, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Analitik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, çevresel ve gıda kaynaklı pestisit kalıntılarının hızlı, seçici ve duyarlı biçimde belirlenmesi amacıyla üç farklı elektrokimyasal sensör platformu geliştirilmiştir. Hedef analit olarak, tarımsal üretimde yaygın biçimde kullanılan organofosforlu pestisit diazinon seçilmiştir. Geliştirilen sensörler; moleküler baskılanmış polimer (MIP) temelli sensör, biyomoleküler tanıma mekanizmasına dayanan aptamer (Apt) tabanlı sensör ve bu iki yaklaşımın avantajlarını birleştiren Au@Cu nanosüngerler (NS) ile modifiye edilmiş hibrit Apt-MIP sensör olmak üzere üç farklı tasarımdan oluşmaktadır. Çalışmanın temel amacı, bu sensörlerin yapı-performans ilişkilerini inceleyerek düşük maliyetli, kararlı ve yüksek seçiciliğe sahip bir pestisit tespit platformu geliştirmektir. MIP temelli sensör, polimer matrisinin sağlam yapısı sayesinde yüksek kararlılık, iyi tekrarlanabilirlik ve uzun raf ömrü göstermiş; ancak yalnızca fizikokimyasal tanıma mekanizmasına dayanması nedeniyle düşük konsantrasyonlarda duyarlılığı sınırlı kalmıştır. Aptamer tabanlı sensör, diazinon molekülüne özgül bağlanma ve hızlı yanıt süresi sunmuş, buna karşın biyolojik tabakanın zamanla aktivite kaybı uzun dönemli stabiliteyi olumsuz etkilemiştir. Au@Cu NS katkısıyla geliştirilen Apt-MIP hibrit sensör ise yüksek iletkenlik, geniş yüzey alanı, özgül moleküler tanıma ve mekanik dayanıklılığı bir araya getirerek en dengeli analitik performansı sergilemiştir. Dönüşümlü voltametri, diferansiyel puls voltametrisi ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi sonuçları, hibrit sensörün düşük yük transfer direnci ve yüksek akım tekrarlanabilirliğine sahip olduğunu göstermiştir. Sensörlerin saha uygulamalarına uygunluğunu artırmak amacıyla akıllı telefona entegre bir elektrokimyasal ölçüm sistemi geliştirilmiş ve gerçek zamanlı veri toplama ile analiz imkânı sağlanmıştır. Ayrıca, sensörlerin zamanla performans değişimini öngörmek üzere makine öğrenmesine dayalı bir stabilite kestirim modeli oluşturulmuştur. Bu tez çalışmasında geliştirilen Apt-MIP sensörün, gerçek numune analizlerinde için uygulanan elma suyu ve musluk suyu örneklerinde yüksek doğruluk ve tekrarlanabilirlik sergilediği; geri kazanım değerlerinin %98,51-100,81 aralığında olduğu, 0,00328-0,164 nM doğrusal çalışma aralığına ve 0,001 nM teşhis sınırına (LOD) sahip olduğunu ortaya konulmuştur. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen sistemin çevresel pestisit izleme ve akıllı sensör teknolojileri için yenilikçi bir platform sunduğunu ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis, three different electrochemical sensor platforms were developed for the rapid, selective, and sensitive detection of environmental and food-borne pesticide residues. Diazinon, an organophosphorus pesticide widely used in agricultural production, was selected as the target analyte. The developed sensors consist of three different designs: a molecularly imprinted polymer (MIP)-based sensor, an aptamer (Apt)-based sensor relying on a biomolecular recognition mechanism, and a hybrid Apt-MIP sensor modified with Au@Cu nanosponge (NS) structures that combines the advantages of both approaches. The main objective of the study is to investigate the structure–performance relationships of these sensors and to develop a low-cost, stable, and highly selective pesticide detection platform. The MIP-based sensor exhibited high stability, good reproducibility, and long shelf life due to the robust structure of the polymer matrix; however, its sensitivity at low concentrations was limited because it relies solely on a physicochemical recognition mechanism. The aptamer-based sensor provided specific binding to diazinon molecules and a fast response time; however, the gradual loss of activity of the biological layer adversely affected its long-term stability. The Apt-MIP hybrid sensor enhanced with Au@Cu NS combined high conductivity, large surface area, specific molecular recognition, and mechanical robustness, thereby exhibiting the most balanced analytical performance. The results of cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy demonstrated that the hybrid sensor has low charge transfer resistance and high current reproducibility. To improve the suitability of the sensors for field applications, a smartphone-integrated electrochemical measurement system was developed, enabling real-time data acquisition and analysis. In addition, a machine learning-based stability prediction model was established to forecast the performance changes of the sensors over time. In this thesis, the developed Apt-MIP sensor demonstrated high accuracy and reproducibility in real sample analyses performed on apple juice and tap water samples; recovery values were in the range of 98.51-100.81%, with a linear working range of 0.00328-0.164 nM and a limit of detection (LOD) of 0.001 nM. The obtained results reveal that the developed system provides an innovative platform for environmental pesticide monitoring and smart sensor technologies.
Benzer Tezler
- İletken polimer tabanlı organofosforlu pestisit tayinine yönelik amperometrik biyosensörlerin geliştirilmesi
Development of conductive polymer based amperometric biosensors for the detection of organophosphorus pesticides
HÜZEYFE ÇELİK
- Yüzey sularındaki bazı organofosforlu pestisitlerin GC-MS ile tayini için yeni bir katı faz ekstraksiyon metodunun geliştirilmesi
Development of a new solid phase extraction method for determination of some organophosphorous pesticides with GC-MS in surface waters
BUSE PARLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
KimyaBursa Uludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF TÜMAY ÖZER
DOÇ. DR. BİLGEN OSMAN
- Nanotel modifiye nanosensörler ile Chlorpyrifos tayini
Determination of Chlorpyrifos with nanowire modified nanosensors
ÖZGÜN US
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyoteknolojiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiMoleküler Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT UYGUN
- Gıdalarda organoklorlu ve organofosforlu pestisitlerin miktar tayini metot validasyonu
Method validation of organochlorine and organophosphorus pesticide residue determination in food products
TAHA YAŞAR YÜCE
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
BiyokimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İNCİ ARISAN ATAÇ
- Investigation of dichlorvos (DDVP) and trifluralin pesticide levels in Tahtalı dam water
Tahtalı baraj suyundaki diklorvos ve trifluralin pestisit seviyelerinin incelenmesi
MURAT ERDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAMERKAN ÖZGEN
YRD. DOÇ. DR. DURMUŞ ÖZDEMİR